Газообмін

Газообмін - обмін газів між організмом і зовнішнім середовищем, тобто подих. З навколишнього середовища в організм безперервно надходить кисень, який споживається усіма клітинами, органами та тканинами; із організму виділяються утворюється в ньому вуглекислий газ і незначна кількість ін газоподібних продуктів метаболізму. Газообмін необхідний майже для всіх організмів, без нього неможливий нормальний обмін речовин і енергії, а, отже, і саме життя.

Кисень, який надходить у тканини, використовується для окислення продуктів, що утворюються в результаті довгого ланцюга хімічних перетворень вуглеводів, жирів і білків. При цьому утворюються CO 2, вода, азотисті сполуки та звільняється енергія, використовувана для підтримки температури тіла і виконання роботи. Кількість що утворюється в організмі і, в кінцевому підсумку, виділяється з нього CO 2 залежить не тільки від кількості споживаного О 2, але і від того, що переважно окислюється: вуглеводи, жири або білки. Ставлення видаляється з організму CO 2 до поглиненому за той же час O 2 називається дихальним коефіцієнтом, який дорівнює приблизно 0,7 при окисленні жирів, 0,8 при окисленні білків і 1,0 при окисленні вуглеводів. Кількість енергії, що звільняється на 1 л спожитого O 2 (теплотворний еквівалент кисню), одно 20,9 кДж (5 ккал) при окисленні вуглеводів і 19,7 кДж (4,7 ккал) при окисленні жирів. За споживанням O 2 в одиницю часу і по дихального коефіцієнту можна розрахувати кількість звільнилася в організмі енергії.

Газообмін (відповідно і витрата енергії) у пойкілотермних тварин (холоднокровних) знижується зі зниженням температури тіла. Така ж залежність виявлена ​​і в гомойотермних тварин (теплокровних) при виключенні терморегуляції (в умовах природної або штучної гіпотермії); при підвищенні температури тіла (при перегріві, деяких захворюваннях) газообмін збільшується.

При зниженні температури навколишнього середовища газообмін у теплокровних тварин (особливо у дрібних) збільшується внаслідок збільшення теплопродукції. Він збільшується також після прийому їжі, особливо багатої білками (т. зв. Специфічно-динамічна дія їжі). Найбільших величин газообмін досягає при м'язовій діяльності. У людини при роботі помірної потужності він збільшується, через 3-6 хв. після її початку досягає певного рівня і потім утримується протягом усього часу роботи на цьому рівні. При роботі великої потужності газообмін безперервно зростає; незабаром після досягнення максимального для даної людини рівня (максимальна аеробна робота) роботу доводиться припиняти, оскільки потреба організму в O 2 перевищує цей рівень. У перший час після закінчення роботи зберігається підвищене споживання O 2, використовуваного для покриття кисневого боргу, тобто для окислення продуктів обміну речовин, що утворилися під час роботи. Споживання O 2 може збільшуватися з 200-300 мл / хв. в стані спокою до 2000-3000 при роботі, а у добре тренованих спортсменів - до 5000 мл / хв. Відповідно збільшуються виділення CO 2 і витрата енергії; одночасно відбуваються зрушення дихального коефіцієнта, пов'язані зі змінами обміну речовин, кислотно-лужної рівноваги і легеневої вентиляції.

Розрахунок загального добової витрати енергії у людей різних професій і способу життя, заснований на визначеннях газообміну важливий для нормування харчування. Дослідження змін газообміну при стандартній фізичній роботі застосовуються в фізіології праці і спорту, в клініці для оцінки функціонального стану систем, що беруть участь в газообміні.

Порівняльне сталість газообміну при значних змінах парціального тиску O 2 в навколишньому середовищі, порушеннях роботи органів дихання і т. п. забезпечується пристосувальними (компенсаторними) реакціями систем, що беруть участь в газообміні і регульованих нервовою системою.

У людини і тварин газообмін прийнято досліджувати в умовах повного спокою, натще, при комфортній температурі середовища (18-22 C). Кількості споживаного при цьому O 2 і звільняється енергії характеризують основний обмін. Для дослідження застосовуються методи, засновані на принципі відкритої або закритої системи. У першому випадку визначають кількість повітря, що видихається і його склад (за допомогою хімічних або фізичних газоаналізаторів), що дозволяє обчислювати кількості споживаного O 2 і виділяється CO 2. У другому випадку дихання відбувається в закритій системі (герметичній камері або з спірометру, сполученого з дихальними шляхами), в якій поглинається виділяється CO 2, а кількість спожитого з системи O 2 визначають або вимірюванням рівного йому кількості автоматично надходить у систему O 2, або по зменшення об'єму системи.

Газообмін у людини відбувається в альвеолах легенів і в тканинах тіла.


Література

  • Гинецинский А. Г., Лебединський А. В., Курс нормальної фізіології, М., 1956
  • Фізіологія людини, М., 1966, с. 134-56
  • Беркович Є. М., Енергетичний обмін в нормі і патології, М., 1964
  • Проссер Л., Браун Ф., Порівняльна фізіологія тварин, пер. з англ., М., 1967, с. 186-237.